Науковий вісник НГУ

Вплив легування жаростійких ущільнювальних покриттів на їх триботехнічні та фізико-механічні властивості

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2020

Останнє оновлення: 01 січня 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1432

Authors:

В. О. Богуслаєв, ПАТ «Мотор Січ», м. Запоріжжя, Україна, e-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. Л. Грешта, orcid.org/0000-0002-4589-6811, Національний університет «Запорізька політехніка», м. Запоріжжя, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. І. Кубіч, orcid.org/0000-0002-0939-9092, Національний університет «Запорізька політехніка», м. Запоріжжя, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д. В. Ткач, orcid.org/0000-0003-0851-1481, Національний університет «Запорізька політехніка», м. Запоріжжя, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Є. О. Фасоль, orcid.org/0000-0003-4846-9046, Національний університет «Запорізька політехніка», м. Запоріжжя, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. О. Леховіцер, orcid.org/0000-0002-4081-360X, ПАТ «Мотор Січ», м. Запоріжжя, Україна, e-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2020, (6): 041 - 047

https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-6/041

Abstract:

Мета. Визначення впливу легування ущільнювальних покриттів на нікелевій основі на прояв характеристик тертя, зношування й мікротвердості для забезпечення прогнозованих експлуатаційних властивостей за температур порядку 1100 °С.

Методика. Коефіцієнт тертя та енергетична інтенсивність зношування визначалися за результатами використання методики моделювання термомеханічного навантаження з використанням малогабаритних зразків у нагрівальній камері, що додатково встановлювалась на машині тертя СМЦ-2. Мікротвердість зразків з різним структурним станом визначали відповідно до вимог ГОСТ 9450-76 на мікротвердомірі LECO AMH 43 USA. Оцінка природи й мікрогеометрії продуктів зношування проводилась за допомогою електронного растрового мікроскопу РЕМ-106І. Для вирішення поставленої задачі було обрано ущільнювальне покриття на основі нікелю, яке застосовується на авіадвигунобудівному підприємстві України ПАТ «МОТОР СІЧ».

Результати. За результатами проведених досліджень мікротвердості та триботехнічних характеристик було обрано склад покриття, що найкраще відповідає поєднанню досліджених механічних властивостей, які забезпечують надійну працездатність покриттів.

Наукова новизна. Отримані графічні закономірності зміни коефіцієнта тертя при взаємодії покриттів із гребінцями диска на різних стадіях розігріву середовища, що обертається, та середньостатистичної енергетичної інтенсивності зношування покриттів за масою. За результатами дослідження мікрогеометрії й розподілу елементів хімічного складу продуктів зношування, для кожного складу встановлені ймовірні місця руйнувань розглянутих покриттів, що, у свою чергу, може визначати їх здатність до накопичення напружень. Встановлено, що покриття складу № 3 – леговане комплексною ітрійвмісною лігатурою Co–Ni–Cr–Al–Y та складу № 2 із моноітрієвою лігатурою мають схильність до формування задовільного ущільнювального контуру в умовах моделювання термомеханічного навантаження фрикційного контакту. Визначено, що в залежності від характеру термічного впливу спостерігається явище зміцнення поверхневих шарів покриття та основного металу по мірі підвищення тривалості витримки, що, скоріше, є наслідком розвитку процесу вирівнювальної дифузії легувальних елементів із перехідної зони покриттів.

Практична значимість. Застосування запропонованого покриття дозволить підвищити коефіцієнт корисної дії двигуна завдяки зменшенню витоку газів, при збереженні розміру радіальних зазорів, та знизити витрати палива за годину.

Ключові слова: коефіцієнт тертя, енергетична інтенсивність зношування, ущільнювальне покриття, нікелевий сплав, ітрій, мікротвердість, малогабаритний зразок

References.

1. Campos-Silva, I., Contla-Pacheco, A.D., Figueroa-López, U., & Martínez-Trinidad, J. (2019). Sliding wear resistance of nickel boride layers on an Inconel 718 superalloy. Surface and Coatings Technology, (378), 124862. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.06.099.

2. Kablov, E. N., Ospennikova, O. G., & Petrushin, N. V. (2015). A new single-crystalline intermetallic heat-resistant alloy on the basis of γʹ-phase for GTE. Aviatsionnyie materialyi i tehnologii, (1), 34-40. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2015-0-1-34-40.

3. Aleksandrov, D. A., & Artemenko, N. I. (2016). Wear-resistant coatings for protecting friction parts of modern gas turbine engines. Trudy VIAM, 10(46), 65-72. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-10-6-6.

4. Hassanzadeh, M., Saremi, M., Valefi, Z., & Pakseresht, A. H. (2018). Investigation on Improved-Durability Thermal Barrier Coatings: An Overview of Nanostructured, Multilayered, and Self-Healing TBCs. Production, Properties, and Applications of High Temperature Coatings, 60-78. https://doi.org/10.4018/978-1-5225-4194-3.ch003.

5. Loghman-Estarki, M. R., Nejati, M., Edris, H., Razavi, R. S., Jamali, H., & Pakseresht, A. H. (2015). Evaluation of hot corrosion behavior of plasma sprayed scandia and yttria co-stabilized nanostructured thermal barrier coatings in the presence of molten sulfate and vanadate salt. Journal of the European Ceramic Society, 35(2), 693-702. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2014.08.029.

6. Liu, Y., Sun, J., Pei, Z. L., Li, W., Liu, J. H., & Gong, J. (2020). Oxidation and hot corrosion behavior of NiCrAlYSi  NiAl/cBN abrasive coating. Corrosion Science, (167), 108486. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108486.

7. Keshavamurthy, R., Naveena, B. E., & Sekhar, N. (2018). Thermal Spray Coatings for Erosion-Corrosion Protection. Production, Properties, and Applications of High Temperature Coatings, 246-267. https://doi.org/10.4018/978-1-5225-4194-3.ch010.

8. Korzhov, V. P. (2015). Structure and mechanical properties of laminated niobium composite with carbide reinforcement obtained through diffusion welding. Deformatsiya i razrushenie materialov, (7), 22-29.

9. Hruschov, M. M. (2018). Chrome-carbon coatings based on chrome and detonation nanodiamonds: preparation by magnetron spraying, peculiarities of the phase composition and tribological properties. Problemyi mashinostroeniya i nadezhnosti mashin, (2), 44-53.

10. Sadri, E., & Ashrafizadeh, F. (2018). High Temperature Nanocomposite Coatings by Plasma Spraying for Friction and Wear Applications. Production, Properties, and Applications of High Temperature Coatings, 216-245. https://doi.org/10.4018/978-1-5225-4194-3.ch009.

11. He, Y., Wang, S. C., & Walsh, F. C. (2015). The monitoring of coating health by in situ luminescent layers. RSCAdvances, 5(53), 42965-42970. https://doi.org/10.1039/c5ra04475h.

12. Greshta, V., Tkach, D., Sotnikov, Ye., Lehovitser, Z., Klimov, A., & Fasol, Ye. (2018). Peculiarities of selecting ligatures to improve the operational properties of sealing coatings for the parts of the turbine of gas-turbine engines. Novi materIali i tehnologiyi v metalurgiyi ta mashinobuduvanni, (1), 25-31. https://doi.org/10.15588/1607-6885-2018-1-4.

13. Zhao, Y., Wang, Y., Yu, Z., Planche, M. P., Peyraut, F., Liao, H., & Montavon, G. (2018). Microstructural, mechanical and tribological properties of suspension plasma sprayed YSZ/h-BN composite coating. Journal of the European Ceramic Society, 38(13), 4512-4522. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.06.007.

15. Greshta, V., Tkach, D., Sotnikov, Ye., Lehovitser, Z., & Klimov, A. (2015). Development of a thermal barrier coating for details turbine engine, workers at high temperatures Aviatsionno-kosmicheskaya tehnika i tehnologiya, (10), 6-10.

16. Gao, S., Xue, W.I., Duan, D., & Li, Sh. (2016). Tribological behaviors of turbofan seal couples from friction heat perspective under high-speed rubbing condition. Friction, 4(2), 176-219. https://doi.org/10.1007/s40544-016-0114-x.

17. Greshta, V. L., & Kubich, V. I. (2019). Methodology of tribotechnical testing of metal materials in terms of thermomechanical loading on SMC-2 machine. Problems rubbing that znoshuvannya in cars, 4(85), 18-22. https://doi.org/10.18372/0370-2197.4(85).13867.

18. Boguslaev, V. O., Greshta, V. L., Tkach, D. V., Kubich, V. I., Sotnikov, E. G., Lekhovitser, Z. V., & Klymov, O. V. (2019). Evaluation of the Tribotechnical Characteristics of Therma-Barrier Sealing Coatings under Critical Loads. Journal of Friction and Wear, 40(1), 80-87.https://doi.org/10.3103/S1068366619010033.

• < Попередня
• Наступна >